放在水平地面上的一物塊,受到方向不變的水平推力F的作用,力F的大小與時間t的關(guān)系和物塊速度v與時間t的部分關(guān)系如圖所示,重力加速度g=10m/s2,求:
(1)物塊在運動過程中受到的滑動摩擦力大。
(2)物塊在第3s到6s內(nèi)的加速度大。
(3)物塊質(zhì)量是多少;
(4)外力F為零的第9s到第11s內(nèi)物體位移大小.
分析:根據(jù)力與運動的關(guān)系及牛頓第二定律,物體受合力等于零時,物體處于平衡狀態(tài),即靜止或勻速運動.結(jié)合圖象6-9s段,可求物塊在運動過程中受到的滑動摩擦力大小;根據(jù)第3s到6s內(nèi)的速度圖象斜率,可求這一階段的加速度;有了加速度由牛頓第二定律可求物體質(zhì)量;第9s到第11s內(nèi)外力F為零時,物體受摩擦力不變,做勻減速運動,根據(jù)牛頓第二定律和運動學公式解出位移的大小.
解答:解:(1)由速度圖象知第6s到9s內(nèi)物體做勻速運動,受力平衡,受到的滑動摩擦力與水平推力F大小相等.
       由圖知  F=F=4N. 
     (2)由公式a=
△V
△t
得 物塊在第3s到6s內(nèi)的加速度 
           a=
6-0
6-3
=2m/s2
    (3)設(shè)物塊的質(zhì)量為m,在第3s到6s內(nèi)根據(jù)牛頓第二定律
        F-F=ma  得  m=
F-F
a
=
6-4
2
=1kg.
    (4)第9s到第11s內(nèi),外力F為零 只受摩擦力作用,物塊做勻減速運動,根據(jù)牛頓第二定律勻減速運動的加速度大小
       a'=
F
m
=
4
1
=4m/s2
    設(shè)經(jīng)時間t運動停止,由公式V=V0-at 得 t=
V0
a
=
6
4
=1.5s.
     由公式X=V0t-
1
2
at2
得     X=6×1.5-
1
2
×4×1.52=4.5m.
答:(1)物塊在運動過程中受到的滑動摩擦力大小是4N;
    (2)物塊在第3s到6s內(nèi)的加速度大小是2m/s2;
    (3)物塊質(zhì)量是1Kg;
    (4)外力F為零的第9s到第11s內(nèi)物體位移大小是4.5m.
點評:利用F-t圖象和V-t圖象的不同時段的受力和運動情況,結(jié)合牛頓運動定律,可以分析求解物體的速度、加速度、位移、質(zhì)量等物理量,需要注意的是,如果物體做減速運動,求位移時,要先確定物體需要多長時間停止,再根據(jù)實際時間代入公式計算,題目中所給時間有時不可用.
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(1)物塊在運動過程中受到的滑動摩擦力;
(2)物塊的質(zhì)量m;
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(1)物塊在運動過程中受到的滑動摩擦力;
(2)物塊在3-6s中的加速度大;
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